智能變電站中線路防護(hù)設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計(jì)

張宗偉 王志祥 梁道營 王國新

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智能變電站中線路防護(hù)設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計(jì)

張宗偉1王志祥2梁道營2王國新2

1.北京國網(wǎng)普瑞特高壓輸電技術(shù)有限公司，北京 100000 2.青島特銳德設(shè)計(jì)院有限公司，山東 青島 266000

根據(jù)國家電網(wǎng)根對設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的要求，結(jié)合電力系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的特點(diǎn)，以線路防護(hù)的智能化設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計(jì)為例，對線路智能設(shè)備的配置及應(yīng)用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行了初步闡述。

防護(hù)設(shè)備；智能組件；GOOSE；SCD文件

引言

隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，IEC 61850通信標(biāo)準(zhǔn)的日趨完善，智能設(shè)備在變電站標(biāo)準(zhǔn)化中得到了廣泛的應(yīng)用，為構(gòu)建智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的智能變電站奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

線路是變電站能源提供的入口及路徑，線路防護(hù)設(shè)備是智能變電站防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)的重要組成部分[1]。以下結(jié)合智能變電站及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的相關(guān)要求及個(gè)人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹線路防護(hù)設(shè)備的配置及應(yīng)用。

1 線路防護(hù)設(shè)備的組成

線路防護(hù)設(shè)備主要包括：智能開關(guān)、智能組件、保護(hù)測控裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。智能開關(guān)屬于線路的一次設(shè)備，用于線路的投退的關(guān)鍵設(shè)備；保護(hù)測控裝置屬于二次設(shè)備，是保證線路安全可靠運(yùn)行必要設(shè)備；智能組件是一次設(shè)備與二次設(shè)備聯(lián)系的樞紐；智能組件和二次設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入到智能變電站防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)中[2]。

2 線路防護(hù)設(shè)備的配置及實(shí)現(xiàn)方案

220?kV線路是電力系統(tǒng)中典型的高壓輸電線路，以220?kV線路的智能設(shè)備為例，介紹線路防護(hù)設(shè)備的配置及實(shí)現(xiàn)方案。

2.1 智能開關(guān)

開關(guān)配置雙跳圈和單合圈；配置防跳及壓力閉鎖功能；提供兩套公用運(yùn)行狀態(tài)信息。

2.2 智能組件

220?kV線路智能組件雙重化配置，兩套合并單元、兩套智能終端，分別對應(yīng)兩套線路防護(hù)測控裝置。智能組件安裝于220?kV GIS現(xiàn)場的智能控制柜內(nèi)。

2.2.1 合并單元

目前智能站的采樣模式：常規(guī)電流（電壓）互感器+合并單元的采樣模式。

（1）合并單元采集本間隔互感器的電流、線電壓信號，通過SV接收來自母線合并單元提供的兩個(gè)母線電壓，通過GOOSE信號獲取斷路器、刀閘位置信息，實(shí)現(xiàn)電壓切換功能。

（2）兩套合并單元分別接入電流互感器的兩組獨(dú)立的保護(hù)級二次繞組，分別與兩套保護(hù)一一對應(yīng)。

（3）合并單元光口分配： 7個(gè)DL/T860.92規(guī)約光口（1-保護(hù)，2-母差，3-測控，4-智能終端（采集母線刀閘位置），5-錄波，6-網(wǎng)絡(luò)分析儀，7-備用），兩個(gè)FT3口（1-電壓1，2-電壓2），1個(gè)對時(shí)口。

2.2.2 智能終端

（1）智能終端具有開關(guān)量和模擬量采集功能；開關(guān)量輸入采用強(qiáng)電（DC220?V）方式采集，不少于56路；模擬量輸入具備接收4～20?mA電流量和0～5?V電壓量功能，不少于8路。

（2）智能終端具備斷路器操作箱功能，包含分合閘回路、合后監(jiān)視、重合閘、操作電源監(jiān)視和控制回路斷線監(jiān)視、跳合閘自保持、跳合閘壓力監(jiān)視與閉鎖等功能。

（3）智能終端光口分配：7個(gè)DL/T860.92規(guī)約光口（1-保護(hù)，2-母差，3-測控，4-合并單元（提供母線刀閘位置），5-組網(wǎng)（錄波、網(wǎng)絡(luò)分析的GOOSE用網(wǎng)絡(luò)口），6、7-備用），1個(gè)對時(shí)口。

（4）智能終端不設(shè)置防跳功能，防跳功能由斷路器本體實(shí)現(xiàn)；智能終端安裝處保留總出口壓板和檢修壓板。

（5）按斷路器雙跳圈配置雙智能終端，兩套智能終端均具備跳閘及測控功能；僅智能終端I與斷路器的單合圈連接；智能終端II的合閘輸出接到智能終端I的合閘輸入；線路間隔兩個(gè)智能終端之間重合閘具備閉鎖放電一致性連線，保證外部跳閘時(shí)兩套重合閘閉鎖放電行為的一致性。

2.3 線路防護(hù)測控裝置

（1）線路防護(hù)采用保護(hù)測控一體化裝置，雙套配置（一套光纖差動一套距離），兩套保護(hù)之間互相獨(dú)立，互不影響；光線差動保護(hù)采用專用光纖通道，距離保護(hù)采用2?M復(fù)用光纖通道。

（2）兩套保護(hù)設(shè)備分別采集一次設(shè)備公用的運(yùn)行狀態(tài)信息，確保一套保護(hù)測控裝置退出運(yùn)行時(shí)，另一套仍能正常工作；兩套保護(hù)分別兩套智能終端以實(shí)現(xiàn)對智能開關(guān)及隔離接地開關(guān)的控制。

（3）保護(hù)裝置除失電告警信號以硬接線方式接入公用測控裝置外，其余告警信號均以網(wǎng)絡(luò)方式傳輸[3]。

（4）每套線路防護(hù)均含重合閘功能，兩套重合閘采用一對一啟動和斷路器控制狀態(tài)與位置啟動方式，不采用兩套重合閘互相啟動和相互閉鎖；重合閘通過兩套智能終端互相閉鎖。

（5）兩套線路防護(hù)測控裝置直接采樣、直接跳閘，跨間隔信息（啟動失靈和母差保護(hù)跳閘）采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。

（6）保護(hù)測控裝置的光口配置：5個(gè)DL/T860.92規(guī)約光口（1-保護(hù)（合并單元），2-保護(hù)（智能終端），3-組網(wǎng)（失靈、錄波、網(wǎng)絡(luò)分析的GOOSE用網(wǎng)絡(luò)口），4、5-備用）；采用電B碼對時(shí)。

（7）兩套線路防護(hù)測控裝置安裝于主控室內(nèi)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括站控層交換機(jī)和過程層GOOSE交換機(jī)。

（1）站控層交換機(jī)分A、B網(wǎng)，安裝在主控室的站控層交換機(jī)柜內(nèi)，兩套線路防護(hù)測控裝置分別與A、B網(wǎng)站控層交換機(jī)連接。

（2）過程層交換機(jī)分A、B網(wǎng)，安裝于線路防護(hù)測控柜內(nèi)；智能組件I、II與保護(hù)測控裝置I、II分別柜內(nèi)的A、B網(wǎng)GOOSE交換機(jī)連接。

失靈、錄波、網(wǎng)絡(luò)分析等GOOSE信息通過GOOSE交換機(jī)傳遞。GOOSE交換機(jī)配置百兆光20口（1?310?nm），千兆光2口（850?nm），冗余220?V?DC/AC雙電源。

2.5 光纜配置及實(shí)現(xiàn)方案

（1）光纜型號選取4、24芯兩種型號的鎧裝漸變型多模光纜。

（2）合并單元I+智能終端I+合并單元II+智能終端II組1面智能控制柜，安裝于220?kV?GIS現(xiàn)場。柜內(nèi)配置2臺36口光配，配置2根24芯光纜分別連接兩套線路防護(hù)；光纜的光芯分配：1、2-合并單元I（II）-線路防護(hù)I（II），3、4-智能終端I（II）-線路防護(hù)I（II），5、6-合并單元I（II）-母線保護(hù)I（II），7、8-智能終端I（II）-母線保護(hù)I（II），9、10-備用，11-合并單元I（II）-對時(shí)裝置，12-智能終端I（II）-對時(shí)裝置，13、14-合并單元I（II）-故障錄波，15、16-合并單元I（II）-網(wǎng)絡(luò)分析儀，17-18-智能終端I（II）-線路防護(hù)柜A（B）網(wǎng)GOOSE交換機(jī)，19～24-備用。智能柜內(nèi)合并單元和智能終端的全部信息全部接到線路防護(hù)柜內(nèi)。

（3）線路防護(hù)測控裝置I+A網(wǎng)GOOSE交換機(jī)+線路防護(hù)測控裝置II+B網(wǎng)GOOSE交換機(jī)組柜，安裝于主控室內(nèi)。柜內(nèi)配置2臺48口光配，每個(gè)光配的前24口與智能控制柜內(nèi)的光配一一對應(yīng)，后24口用于非本柜內(nèi)SV、GOOSE信息的轉(zhuǎn)接，這樣實(shí)現(xiàn)本間隔一次設(shè)備的信息全部接入到保護(hù)測控柜，母線保護(hù)、對時(shí)、故障錄波、網(wǎng)絡(luò)分析通過尾纜由線路防護(hù)測控柜轉(zhuǎn)接到各自屏柜內(nèi)。

3 線路防護(hù)設(shè)備的軟件系統(tǒng)的配置

（1）智能設(shè)備廠商提供裝置配置工具，生成裝置ICD文件，各類型裝置ICD文件的模板Data Type Templates應(yīng)一致，不能有沖突。

（2）設(shè)計(jì)單位把各個(gè)ICD文件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)，生成虛端子圖。

（3）系統(tǒng)集成商提供配置工具，導(dǎo)入裝置ICD文件，根據(jù)虛端子圖統(tǒng)一配置，生成全站SCD配置文件，其中保留ICD文件的私有項(xiàng)。

（4）智能設(shè)備廠商使用配置工具導(dǎo)入SCD文件，增加自己的內(nèi)部功能配置數(shù)據(jù)，生成最終下載到裝置的CID數(shù)據(jù)文件，完成裝置配置。

（5）系統(tǒng)集成商進(jìn)行全聯(lián)調(diào)，完成智能設(shè)備最終配置。

4 結(jié)語

智能變電站防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化中的智能設(shè)備的設(shè)計(jì)及應(yīng)用與線路防護(hù)設(shè)備是相似的。光口的配置及光纜的連接是重點(diǎn)。

[1]劉振亞. 國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)：110（66）kV～750 kV智能變電站部分[M]. 北京：中國電力出版社，2011.

[2]許志軍，王光福. 電氣標(biāo)準(zhǔn)化控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，2008.

[3]殷瓊. 華北電網(wǎng)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)[M]. 北京：中國電力出版社，2008.

Application Design of Line Protection Equipment in Intelligent Substation

Zhang Zongwei1Wang Zhixiang2Liang Daoying2Wang Guoxin2

1. Beijing Guowang Pratt High Voltage Transmission Technology Co., Ltd., Beijing 100000 2. Qingdao Tgood Design Institute Co., Ltd., Shandong Qingdao 266000

According to the requirements of national grid roots for design standardization, combined with the characteristics of intelligent, networked and informatized power systems, the application design of intelligent equipment for line protection is taken as an example to preliminarily explain the standardization of configuration and application design of line intelligent equipment.

protective equipment; smart components; GOOSE; SCD files

TM63

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